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CN106751677A - 一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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邵禹通
魏子芳
姚为忠
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Abstract

本发明公开一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料及其制备方法，其组分及重量份为：PC树脂20‑30份、PC阻燃母粒40‑50份、增韧剂4‑10份、相容剂1‑2份，矿粉15‑25份、抗氧剂0.2‑0.3份、抗滴落剂0.1‑0.4份、润滑剂0.2‑0.3份。其制备方法是：先按配比称取各组份，然后分步骤混合均匀，最后在双螺杆挤出机上熔融挤出、冷却、切粒、干燥后制得。本发明选用矿粉增强阻燃PC材料，矿粉与玻纤相比，粒径更小，更软，与模具的摩擦力更小，在很大程度上可以减少模具的维护时间；同时矿粉对PC树脂的冲击强度影响更小，具有超高韧性，低翘曲，高模量，与常规PC+GF材料相比，在使用时大幅度减少对模具损伤，同时具有高光效果。

Description

一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
PC+GF由于良好的韧性、高模量、高耐热和较低的线性膨胀系数，同时借助RHCM模具可以实现高光效果，因此长期以来被应用于中大型液晶电视机中胶框。但是，由于材料中玻纤的存在，制品中很容易产生浮纤，而且长时间注塑，对于模具的损伤较为严重。
玻璃纤维为柱状结构，在注塑过程中容易造成模具表面损伤，同时由于玻纤与树脂的流动性不一致，模温较低导致质量轻冷凝快的玻纤率先凝结，不能被塑料熔体充分包围导致浮纤，影响制件外观。常规使用PC+GF，按每个班次12h计算，平均每个班次需要对模具简单抛光2-3次，每次30min左右，对于损伤严重的模具，甚至需要拆卸模具进行维修，耗费大量人力物力。对于上述问题，改性行业内暂时没有相关专利报道可以解决以上问题的方案，各电视机生产厂家也只能通过更换模具材质，使用硬钢，但是玻纤与硬钢长时间摩擦，有开裂风险。
发明内容
为了解决常规PC+GF材料浮纤严重，损伤模具的问题，本发明提出了一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，与常规PC+GF相比，具有更高韧性，表观良好，对于模具损伤更小。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，由以下重量份的组分组成：PC树脂20-30份、PC阻燃母粒40-50份、增韧剂4-10份、相容剂1-2份、矿粉15-25份、抗氧剂0.2-0.3份、抗滴落剂0.1-0.4份、润滑剂0.2-0.3份；
所述PC阻燃母粒的制备方法为：PC树脂与阻燃剂按重量比3:1混合，经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为250℃，得到PC阻燃母粒。
进一步方案，由以下重量份的组分组成：PC树脂26-30份、PC阻燃母粒45-50份、增韧剂4-8份、相容剂1-1.5份、矿粉20-25份、抗氧剂0.2-0.3份、抗滴落剂0.2-0.4份、润滑剂0.2-0.3份。
进一步方案，所述增韧剂为高胶粉、MBS、EMA中的一种或多种的混合物。
进一步方案，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA。
进一步方案，所述矿粉为碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种。
进一步方案，所述阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)。
进一步方案，所述抗氧剂为1076和168。
进一步方案，所述抗滴落剂为改性的聚四氟乙烯类抗滴落剂。
进一步方案，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
本发明的另一个目的在于提供一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量配比称取各组分；
(2)制备PC阻燃母粒：将PC树脂与阻燃剂按重量比3:1混合，经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为250℃，得到PC阻燃母粒；
(3)将PC阻燃母粒再与PC树脂、矿粉、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和抗滴落剂按照上述配比经过高混机混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒和包装；所述双螺杆挤出机的料筒温度为200-250℃，熔体温度为210-230℃。
本发明的有益效果：
(1)矿粉与玻纤相比，粒径更小，更软，与模具的摩擦力更小，在很大程度上可以减少模具的维护时间；同时矿粉对PC树脂的冲击强度影响更小，使得最终改性PC的韧性更高，对于电视机中胶框材料而言，韧性是一个极为关键的因素；
(2)作为阻燃材料，阻燃剂的分散直接决定了最终产品的整体阻燃性能。双酚A双(二苯基磷酸酯)常温下流动性较差，直接与树脂混合很难混合均匀，在本发明中，现将双酚A双(二苯基磷酸酯)进行加热，使其更容易流动，然后与PC树脂预先经过双螺杆挤出机制备成阻燃剂母粒，其中双酚A双(二苯基磷酸酯)质量分数为25％，然后将母粒与树脂和其他基材一起混合后进行最后双螺杆挤出，如无特别说明，本发明中材料加工温度均为250-260℃。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1-7提供了本发明一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料的制备方法，其中，相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA，阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)，抗氧剂为1076和168，抗滴落剂为改性的聚四氟乙烯类抗滴落剂，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
实施例1-7均根据表1中原料组份(单位为重量份)，并按照以下步骤制备超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料：
(1)按照质量配比称取各组分；
(2)制备PC阻燃母粒：将PC树脂与阻燃剂按重量比3:1混合，经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为250℃，得到PC阻燃母粒；
(3)将PC阻燃母粒再与PC树脂、矿粉、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和抗滴落剂按照上述配比经过高混机混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒和包装；所述双螺杆挤出机的料筒温度为200-250℃，熔体温度为210-230℃。
表1
测试方法：力学性能测试，按照ASTM D638、ASTM D790、ASTM D256分别进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能的测试。
燃烧性能的测试：按照UL-94标准进行阻燃性能测试。
模具维护时间：数据来自国内某大型电视机生产厂家。
将成品粒子在烘箱里85℃烘烤2-3小时后注塑成标准样条，注塑温度设定为240℃。
将上述实施例1-7得到的矿粉填充聚碳酸酯材料，按照前文所述处理方法和注塑标准，制备标准测试样条，测试结果如下测试结果如表2所示：
表2超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料的基本性能测试结果
表2结果说明，整体说，添加矿粉后的模具维护时间显著降低，每12h仅需要维护5-10min。具体来说，添加碳酸钙，材料的阻燃性能不好，只有V-1，同时也模量也较低，如实施例1；仅添加MBS或者EMA，材料的韧性不能满足中胶框要求，如实施例4和5；同时添加MBS和EMA，材料韧性显著提升，两者之间协效作用明显，在滑石粉和硅灰石体系中，综合性能优良，均能满足电视机中胶框材料要求，如实施例6和实施例7。
综上所述，本发明采用矿粉来增强聚碳酸酯具有以下优点：1、材料综合性能优异，尤其具有超高韧性；2、对于模具损伤较小，满足长时间连续生产需求；3、改性粒子表面光泽度高，制品外观良好，无浮纤。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：PC树脂20-30份、PC阻燃母粒40-50份、增韧剂4-10份、相容剂1-2份、矿粉15-25份、抗氧剂0.2-0.3份、抗滴落剂0.1-0.4份、润滑剂0.2-0.3份；
所述PC阻燃母粒的制备方法为：PC树脂与阻燃剂按重量比3:1混合，经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为250℃，得到PC阻燃母粒。
2.根据权利要求1所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：PC树脂26-30份、PC阻燃母粒45-50份、增韧剂4-8份、相容剂1-1.5份、矿粉20-25份、抗氧剂0.2-0.3份、抗滴落剂0.2-0.4份、润滑剂0.2-0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述增韧剂为高胶粉、MBS、EMA中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA。
5.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述矿粉为碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)。
7.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧剂为1076和168。
8.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗滴落剂为改性的聚四氟乙烯类抗滴落剂。
9.根据权利要求1或2所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
10.权利要求1-9任一项所述的一种超高韧性阻燃矿粉填充聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照质量配比称取各组分；
（2）制备PC阻燃母粒：将PC树脂与阻燃剂按重量比3:1混合，经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为250℃，得到PC阻燃母粒；
（3）将PC阻燃母粒再与PC树脂、矿粉、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和抗滴落剂按照上述配比经过高混机混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒和包装；所述双螺杆挤出机的料筒温度为200-250℃，熔体温度为210-230℃。
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